间接驱动冷冻双壳层点火靶的设计和分析

双壳层靶中,由于燃料被高Z壳层包裹,其点火方式要求燃料整体点火,不同于单壳层中心热斑点火。结合点火条件和对于其中物理过程的认识,设计了间接驱动的冷冻双壳层点火靶。利用冷冻的氘氚（DT）燃料,可适当提高双壳层靶的燃料装量,获得和NIF装置条件下中心热斑点火靶相当的放能。间接驱动下,X射线烧蚀并驱动外壳层碰撞内壳层,把能量传递给内壳层,进而压缩和点燃冷冻的DT燃料。壳层碰撞过程是能量传递的关键,通过调整内外壳层的质量比,提高了碰撞效率,相应地降低了靶丸点火的能量需求。一维数值模拟分析了该点火靶的内爆过程及定性分析了其中的流体力学不稳定性。同时,也指出了泡沫中形成的辐射冲击波对内壳层的预热效应,即辐射冲击波的致稳效应,能够很好地抑制内壳层外界面处的不稳定性发展,进而会减弱高Z内壳层和燃料的混合。     

激光驱动强流电子束产生和控制

在惯性约束聚变（ICF）电子束快点火物理方案中,需要超强拍瓦激光脉冲驱动MeV能量的强流电子束,并沉积数十kJ能量到压缩氘氚芯区。强流电子束的束流品质是影响点火成功的关键因素之一,为深入了解强流电子束产生物理过程,研制成了三维高性能、适应上万CPU核规模的并行粒子模拟程序,并开展了大规模数值模拟研究,探索了强流电子束的产生机制和输运规律。回顾了近几年来快点火研究团队围绕强流电子束产生和控制开展的研究,介绍了导致束流品质差的两大物理原因：预等离子体效应和束流不稳定性磁场的随机散射。针对这两个物理原因,提出了四种提高强流电子束品质的方法：（1）双层金锥靶减弱预等离子体的负面效应;（2）输运丝产生环向磁场准直强流电子束;（3）外加磁场导引强流电子束提高耦合效率;（4）抑制束流不稳定性以降低随机磁场对电子束流的散射。     

面向数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序研制

等离子体粒子模拟是研究激光聚变中激光与等离子体相互作用的有效手段．有些应用需要模拟包含上百亿粒子的模型,其中粒子分布不均匀且动态运动．为满足需求,研制了可扩展到数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序,其关键技术包括基于网格片的负载平衡策略、粒子数据结构和数据通信的封装、大规模数据的可视化等．在某并行机的2500个处理器上,该程序成功模拟了短脉冲激光与锥壁等离子的相互作用,其中粒子数达到12G,模拟5000时间步花费15h,共输出50GB的三维数据．这些数据可直接在并行可视化软件上显示,有助于物理学家深入理解模拟结果．     

概率分布教学中的反例

概率分布函数是刻画一个随机变量最基本的概念,在传统的教学模式中通过增加列举反例对相关命题作出简洁直观的说明,有助于学生对基本概念、定理的深化理解,有助于学生对错误命题的有效纠正。     

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10¹⁵W/cm²,带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级, 20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.     

Scattering of light waves by electron electrostatic waves in laser produced plasmas

The propagation of light waves in an underdense plasma is studied using one-dimensional Vlasov-Maxwell numerical simulation.It is found that the light waves can be scattered by electron plasma waves as well as other heavily and weakly damping electron wave modes,corresponding to stimulated Raman and Brilluoin-like scatterings.The stimulated electron acoustic wave scattering is also observed as a high scattering level.High frequency plasma wave scattering is also observed.These electron electrostatic wave modes are due to a non-thermal electron distribution produced by the wave-particle interactions.The collision effects on stimulated electron acoustic wave and the laser intensity effects on the scattering spectra are also investigated.     

面向数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序研制

等离子体粒子模拟是研究激光聚变中激光与等离子体相互作用的有效手段.有些应用需要模拟包含上百亿粒子的模型,其中粒子分布不均匀且动态运动.为满足需求,研制了可扩展到数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序,其关键技术包括基于网格片的负载平衡策略、粒子数据结构和数据通信的封装、大规模数据的可视化等.在某并行机的2500个处理器上,该程序成功模拟了短脉冲激光与锥壁等离子的相互作用,其中粒子数达到12 G,模拟5000时间步花费15 h,共输出50GB的三维数据.这些数据可直接在并行可视化软件上显示,有助于物理学家深入理解模拟结果.     

带负顾客和启动时间Bernoulli反馈M/M/1工作休假排队

在Bernoulli反馈的情形下考虑带有负顾客和启动时间的M/M/1工作休假排队模型,画出了状态转移图,给出了无穷小生成元,利用拟生灭过程与矩阵几何解方法,得到了稳态队长和稳态等待时间的分布.另外,还得到了队长和等待时间的条件随机分解结构及附加队长和附加延迟的分布     

一类混沌系统的反馈控制

研究了混沌系统的镇定问题．给出了具有范数有界的混沌系统存在Lyapunov镇定控制律的充分条件．在此基础上,将该条件的存在性转化为一个线性矩阵不等式可行解的存在性,借助线性矩阵不等式方法,得到了混沌系统镇定的状态反馈控制律,以Lorenz系统作为典型的例子,验证了这种控制律的有效性．     

浅谈科学计算

科学计算是指利用计算机再现、预测和发现客观世界运动规律和演化特性的全过程.在实际应用牵引下,依托高性能计算机的发展,近年来科学计算得到了快速的发展.与传统的理论研究和实验研究一起,科学计算已经成为推动科技创新的重要研究手段.文章首先介绍了作者对科学计算的认识：科学计算的本质是求真,置信度是科学计算的核心;做好科学计算,需要以应用为牵引,需要物理、数学与计算机等方面人才的合作,需要多学科交叉融合.文章还讨论了影响科学计算置信度的几个环节.最后就如何做好科学计算发表了看法.